วิธีการทดสอบความเครียดบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์น้ํามันและน้ํา

วิธีการทดสอบความตึงผิวของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและน้ำ

ความตึงผิวของของเหลวคือความตึงที่กระทำตามขอบเขตใดๆ บนพื้นผิวของเหลว ซึ่งเกิดจากการเสียสมดุลของแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลในชั้นผิวของเหลว กล่าวโดยง่ายคือ พื้นผิวของเหลวประพฤติตัวเหมือนแผ่นฟิล์มยืดหยุ่นที่ถูกดึง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะหดตัวให้มีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด

เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าระยะห่างระหว่างโมเลกุลบนพื้นผิวของเหลวนั้นมากกว่าระยะห่างระหว่างโมเลกุลภายในของเหลว ซึ่งทำให้โมเลกุลบนพื้นผิวต้องเผชิญกับแรงดึงดูดที่ชี้ไปยังภายในของเหลว จึงเกิดแรงหดตัว ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ หยดน้ำที่ก่อตัวเป็นรูปทรงกลม และแมลงตัวเล็กๆ ที่สามารถเดินบนผิวน้ำได้

วัตถุประสงค์ของการทดลอง：

ประเมินคุณภาพผลิตภัณฑ์น้ำมัน: ตัดสินความเข้มข้นของสิ่งเจือปน (เช่น สารลดแรงตึงผิว) ในน้ำมันผ่านค่าความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัส เพื่อสะท้อนความบริสุทธิ์ของน้ำมันโดยอ้อม

ปรับพารามิเตอร์กระบวนการ: แนะนำการปรับพารามิเตอร์ เช่น เวลาในการตกตะกอนและอุณหภูมิในระหว่างกระบวนการกลั่นน้ำมัน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกน้ำมันและน้ำ

ป้องกันความล้มเหลวของอุปกรณ์: ความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัสที่ผิดปกติอาจบ่งบอกถึงความเสี่ยงของการสะสมคอลลอยด์และแอสฟัลทีน ซึ่งต้องมีการทำความสะอาดล่วงหน้าหรือการปรับกระบวนการ

ตรวจสอบการเสื่อมสภาพของน้ำมัน: ความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัสเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในช่วงระยะการเสื่อมสภาพเริ่มต้น ซึ่งสามารถใช้เพื่อตัดสินแนวโน้มการก่อตัวของตะกอนได้อย่างรวดเร็ว

รับรองความปลอดภัยของอุปกรณ์: ตัวอย่างเช่น ความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัสที่ลดลงของน้ำมันหม้อแปลงจะทำให้ดูดซับน้ำได้ง่าย ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนลดลง

เครื่องมือและตัวอย่างการทดลอง

ตัวอย่างการทดลอง：ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม, น้ำ

เครื่องมือทดลอง：เครื่องวัดความตึงผิวอัตโนมัติ SH107

，สอดคล้องกับมาตรฐาน GB/T6541

วิธีการทดสอบ

I. การสุ่มตัวอย่างและการเตรียมการ

ใช้กระบอกฉีดยาหรือปิเปตที่แห้งเพื่อนำตัวอย่างน้ำมันในปริมาณที่เหมาะสมมาทดสอบ หลีกเลี่ยงการปนเปื้อนทุติยภูมิหรือการนำฟองอากาศเข้าไป

ฉีดน้ำปราศจากไอออนลงในเซลล์ทดสอบในปริมาณที่เพียงพอที่จะครอบคลุมช่วงการทำงานของวงแหวน

การควบคุมอุณหภูมิ: เริ่มต้นอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิคงที่และรักษาอุณหภูมิแวดล้อมให้คงที่ตามค่าที่ตั้งไว้ (เช่น 20°C) ดำเนินการตามขั้นตอนหลังจากที่อุณหภูมิผันผวนคงที่แล้วเท่านั้น

II. กระบวนการวัดความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัส

การก่อตัวของผิวสัมผัส: ฉีดตัวอย่างน้ำมันลงในเซลล์ทดสอบอย่างช้าๆ เพื่อให้สัมผัสกับน้ำปราศจากไอออน ก่อตัวเป็นผิวสัมผัสระหว่างน้ำมันและน้ำที่ชัดเจนและเสถียร

การดำเนินการตามวิธีวงแหวน: จุ่มวงแหวนวัดลงในผิวสัมผัสระหว่างน้ำมันและน้ำในแนวตั้ง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระนาบของวงแหวนขนานกับผิวสัมผัส ตรวจจับแรงดึงขึ้น (เกิดจากความตึง) ที่กระทำต่อวงแหวนที่ผิวสัมผัสผ่านเซ็นเซอร์ของเครื่องมือ บันทึกค่าหลังจากที่แรงดึงคงที่ และทำซ้ำการวัด 2–3 ครั้งเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ

การบันทึกข้อมูล: บันทึกค่าแรงดึงและอุณหภูมิแวดล้อมทันทีหลังจากการวัดแต่ละครั้ง หากข้อมูลผิดปกติ (เช่น ความผันผวนมากเกินไป) ให้ทำความสะอาดวงแหวนอีกครั้งและทำซ้ำขั้นตอนข้างต้น

III. การคำนวณและรายงานผลลัพธ์

คำนวณความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัส: อิงตามค่าแรงดึงที่ส่งออกจากเครื่องมือและรวมกับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของวงแหวน (เช่น เส้นรอบวง) แทนที่ข้อมูลลงในสูตรมาตรฐานเพื่อคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัส

ตัวอย่างสูตร (แบบง่าย): ความตึงผิวระหว่างผิวสัมผัส = แรงดึง × ตัวประกอบการแก้ไข / เส้นรอบวงวงแหวน

ผลการทดลอง：

ผลการทดลองคือ 32.5 mN/m (มิลลินิวตันต่อเมตร) ซึ่งสะท้อนถึงความเข้มของแรงระหว่างโมเลกุลที่ผิวสัมผัสระหว่างน้ำมันและน้ำ ค่านี้สอดคล้องกับช่วงทั่วไป (30–35 mN/m) สำหรับผลิตภัณฑ์น้ำมันที่คล้ายกันซึ่งรายงานในเอกสารมาตรฐาน ซึ่งเป็นการตรวจสอบความน่าเชื่อถือของการทดลอง